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多线程编程指南

锁分层结构的使用示例

有时，可能需要同时访问两个资源。您可能正在使用其中的一个资源，随后发现还需要另一个资源。如果两个线程尝试声明这两个资源，但是以不同的顺序锁定与这些资源相关联的互斥锁，则会出现问题。例如，如果两个线程分别锁定互斥锁 1 和互斥锁 2，则每个线程尝试锁定另一个互斥锁时，将会出现死锁。示例 4–2 说明了可能的死锁情况。

示例 4–2 死锁

线程 1

线程 2

 

pthread_mutex_lock(&m1);

 

 

 

 

/* use resource 1 */ 

 

pthread_mutex_lock(&m2);

 

 

/* use resources 1 and 2 */ 

pthread_mutex_unlock(&m2);

pthread_mutex_unlock(&m1);

pthread_mutex_lock(&m2);

 

 

/* use resource 2 */ 

 

pthread_mutex_lock(&m1);

 

/* use resources 1 and 2 */ 

pthread_mutex_unlock(&m1);

pthread_mutex_unlock(&m2);

 

避免此问题的最佳方法是，确保线程在锁定多个互斥锁时，以同样的顺序进行锁定。如果始终按照规定的顺序锁定，就不会出现死锁。此方法称为锁分层结构，它通过为互斥锁指定逻辑编号来对这些锁进行排序。

另外，请注意以下限制：如果您持有的任何互斥锁其指定编号大于 n，则不能提取指定编号为 n 的互斥锁。

但是，不能始终使用此方法。有时，必须按照与规定不同的顺序提取互斥锁。要防止在这种情况下出现死锁，请使用 pthread_mutex_trylock()。如果线程发现无法避免死锁时，该线程必须释放其互斥锁。

示例 4–3 条件锁定

线程 1

线程 2

pthread_mutex_lock(&m1); pthread_mutex_lock(&m2);

 

 

 

 

/* no processing */ 

 

pthread_mutex_unlock(&m2);

pthread_mutex_unlock(&m1);

for (; ;)

{ pthread_mutex_lock(&m2);

 

 

if(pthread_mutex_trylock(&m1)==0)

/* got it */  

break;

/* didn't get it */ 

pthread_mutex_unlock(&m2);

}

/* get locks; no processing */ 

pthread_mutex_unlock(&m1);

pthread_mutex_unlock(&m2);

在示例 4–3 中，线程 1 按照规定的顺序锁定互斥锁，但是线程 2 不按顺序提取互斥锁。要确保不会出现死锁，线程 2 必须非常小心地提取互斥锁 1。如果线程 2 在等待该互斥锁释放时被阻塞，则线程 2 可能刚才已经与线程 1 进入了死锁状态。

要确保线程 2 不会进入死锁状态，线程 2 需要调用 pthread_mutex_trylock()，此函数可在该互斥锁可用时提取它。如果该互斥锁不可用，线程 2 将立即返回并报告提取失败。此时，线程 2 必须释放互斥锁 2。线程 1 现在会锁定互斥锁 2，然后释放互斥锁 1 和互斥锁 2。